浙江大学刘建钊研究员课题组：RNA化学标记研究取得进展
近些年来，随着RNA上可逆动态化学修饰的发现及深入研究，信使RNA不再仅仅作为遗传信息传递的载体，更在各种生物学过程的调控中起到重要作用，其化学修饰、结构和功能的研究也由此变得极为重要。RNA标记作为其结构、代谢和功能研究的重要手段受到了科研工作者的广泛关注。除了N6-甲基腺嘌呤核苷(m6A，当前受到化学家和生物学家极大的关注)、假尿苷以及N1-甲基腺嘌呤核苷等RNA中天然存在的化学修饰，人为设计的具有化学基团修饰的核苷衍生物或类似物也可以通过细胞内代谢的作用，参与RNA合成，并借此实现标记的目的，如尿嘧啶的类似物4-硫尿苷(4-SU)最为常用。但由于其与尿苷在碱基配对上表现近乎相同，因此无法通过逆转录-突变测定方法来区分标记与未标记的RNA。
在该项工作里，浙江大学高分子科学与工程学系刘建钊研究员课题组设计了一种新的带有烯丙基修饰的N6-烯丙基腺嘌呤核苷(a6A)，通过细胞代谢或体外酶辅助的方法可以标记体内外RNA，利用a6A中N6-烯丙基修饰基团的活性，经过连续的有机化学和生物化学反应处理，使得RNAa6A修饰位点在逆转录成DNA过程中发生碱基突变，最后通过核酸DNA测序手段识别标记的RNA（如下图）。
课题组在研究中发现，a6A与A一样，可以作为单体通过人体细胞代谢引入到新合成的RNA中。另外，课题组还可以利用人体细胞的RNA甲基转移酶METTL3/METTL14，通过将其辅助因子S-甲基腺苷甲硫氨酸(SAM)的甲基改造为烯丙基，即合成带有烯丙基的酶辅助因子allyl-SAM，以此将烯丙基基团修饰到特定RNA序列中A的N6位置上，生成特异性a6A标记的RNA。在温和的条件下，a6A的N6-烯丙基中碳碳双键经过碘加成后可以自发地诱导生成N1 ,N6-环化腺嘌呤，由于环化结构屏蔽了N1 ,N6位置的氢键，在逆转录成互补cDNA的过程中相应的位点发生突变（突变成T / C / G），而未修饰烯丙基的A则不会发生突变。进一步还发现，RNA中已经存在的m6A修饰对于甲基转移酶辅助的烯丙基标记是惰性的，不会在逆转录过程中发生上述突变效应，该结果为开发全转录组范围内RNA单碱基分辨率区分m6A和A的高通量测序方法提供了启示。
RNAa6A的化学标记法将在RNA研究领域具有很多潜在的应用，如细胞新生RNA的测序与RNA衰变动力学，以及在全转录组范围内识别m6A位点，并获取RNA上特定位点m6A修饰的化学计量比。同时，该项工作也为研究者提供了一种新的思路，通过酶辅助化学基团修饰的方法可用于RNA上定点碱基的标记。
该工作主要由浙江大学高分子科学与工程学系刘建钊课题组与芝加哥大学化学系的何川教授课题组合作完成，共同第一作者为浙江大学高分子系博士生舒潇和芝加哥大学化学系Dr. Qing Dai和博士生TongWu，相关论文“N6-Allyladenosine: A New Small Molecule for RNA Labeling Identified by Mutation Assay”发表于Journal of the American Chemical Society。该项目得到科技部国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”青年项目（2017YFA0506800）、国家自然科学基金委（21642015）、国家青年千人计划以及浙江大学百人计划支持。
论文链接：
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b06837
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